ダイヤモンド中への電子のトンネル注入と冷陰極への応用

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455141
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 白藤 純嗣 大阪大学, 工学部, 教授 (70029065)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 励治 大阪大学, 工学部, 助手 (60221503) ; 杉野 隆 大阪大学, 工学部, 助教授 (90206417)
• Keywords: ダイヤモンド / トンネル注入 / 冷陰極 / 金属 / ダイヤモンド界面 / 電子放出 / フィールドエミッション / 表面改質 / リン添加ダイヤモンド

Research Abstract

本年度、我々はダイヤモンド中への電子のトンネル注入と冷陰極への応用の研究を行い、次のような結果を得た。
1.ダイヤモンド中のフェルミ準位位置(ドナー添加によって伝導帯に近いところにあると仮定)およびショットキー障壁高さを理論的に正しいと考えられる値に取り、高密度のドナー準位が存在する接合について、金属からダイヤモンドへの電子注入特性をシミュレートし、電子放出特性に対するドナー準位の効果を評価した。その結果、適当なドナー密度と膜厚があればダイヤモンド中へ電子が効果的に注入されることがわかった。また、金属から真空中への電子の放出と比較することにより、ダイヤモンド冷陰極の優位となる条件を示すことができた。
2.化学気相合成法によりリンを添加したダイヤモンド膜を(100)シリコン基板上に成長させ、電気抵抗の温度依存性および交流導電率の周波数依存性からドナー準位の深さを0.42〜0.58eVと見積もられた。
3.ダイヤモンド表面を酸素プラズマ、水素プラズマあるいはフォスフィンプラズマで処理して表面改質を行い、その表面電子状態への効果をショットキー接合特性および電子放出特性を調べた。その結果、酸素プラズマ処理およびアニール処理を施した場合、電子放出開始電界強度の増加が認められた。

Research Products

• [Publications] Reiji Hattori: "Internal Field Emission at Metal/Diamond Contact and Performance of ThIn Film Field Emitters -Computer Simulation-" Diamond and Related Materials.
• [Publications] Sugino Takashi: "Electron Emission Characteristics of Metal/Diamond Field Emitters" Diamond and Related Materials.